Entanglované atomy v interferometru. Kredit: Steven Burrows, Thompson Group/JILA.

Einstein podle všeho považoval kvantové jevy za poněkud halloweenskou fyziku a popisoval je jako strašidelné. Na entanglement čili kvantové provázání a delokalizaci to pěkně sedí. Jako kdyby si s částicemi pohrávala nějaká zlovolná čarodějnice. Dnešní vědci a inženýři mají ale pro strach uděláno a strašidelné kvantové jevy zručně využívají v soudobém výzkumu i technologiích.

James Thompson. Kredit: JILA.

James Thompson z amerických institutů JILA, NIST a University of Colorado Boulder a jeho kolegové úspěšně zkombinovali oba zmíněné strašidelné kvantové jevy a vylepšili díky tomu kvantový senzor, konkrétně kvantový interferometr s entanglovanými atomy.

Nejde přitom o samoúčelné „strašení“. Nový interferometr dokáže změřit zrychlení s přesností, která úplně poprvé proráží standardní kvantový limit.

Thompsonův tým dokázal kvantově provázat tisíce až miliony atomů, které dělily milimetry, což je velmi slušný výkon. Entanglement obvykle funguje na mnohem kratší vzdálenost.

Logo. Kredit: JILA.

Použili k tomu světelné paprsky a optické rezonátory. Díky tomuto přístupu vytvořili a pozorovali jedny z nejvíce entanglovaných stavů, s nimiž se fyzici doposud setkali.

K čemu by takový dvojitě strašidelný interferometr mohl být dobrý? Interferometry tohoto typu náležejí k nejvíce přesným kvantovým senzorům dnešní doby. Pracují na podobném principu jako běžné interferometry, jen neměří interferenci světelných vln, ale de Broglieových vln, čili vln hmotných částic.

Až bude technologie dotažena do praktické podoby, nabízejí se aplikace ve vysoce přesné navigaci, průzkumu zdrojů surovin nebo v řadě odvětví výzkumu, včetně pátrání po temné hmotě nebo detekce gravitačních vln.

Video: Entanglement-Enhanced Matter-Wave Interferometry in a High-Finesse Cavity

Literatura

NIST 20. 10. 2022.